Biodiversity and global change in Mediterranean benthic communities: perspectives over large spatial and long temporal scales

Many terrestrial and marine systems are experiencing accelerating decline due to the effects of global change. This situation has raised concern about the consequences of biodiversity losses for ecosystem function, ecosystem service provision, and human well-being. Coastal marine habitats are a main focus of attention because they harbour a high biological diversity, are among the most productive systems of the world and present high anthropogenic interaction levels. The accelerating degradation of many terrestrial and marine systems highlights the urgent need to evaluate the consequence of biodiversity loss. Because marine biodiversity is a dynamic entity and this study was interested global change impacts, this study focused on benthic biodiversity trends over large spatial and long temporal scales. The main aim of this project was to investigate the current extent of biodiversity of the high diverse benthic coralligenous community in the Mediterranean Sea, detect its changes, and predict its future changes over broad spatial and long temporal scales. These marine communities are characterized by structural species with low growth rates and long life spans; therefore they are considered particularly sensitive to disturbances. For this purpose, this project analyzed permanent photographic plots over time at four locations in the NW Mediterranean Sea. The spatial scale of this study provided information on the level of species similarity between these locations, thus offering a solid background on the amount of large scale variability in coralligenous communities; whereas the temporal scale was fundamental to determine the natural variability in order to discriminate between changes observed due to natural factors and those related to the impact of disturbances (e.g. mass mortality events related to positive thermal temperatures, extreme catastrophic events). This study directly addressed the challenging task of analyzing quantitative biodiversity data of these high diverse marine benthic communities. Overall, the scientific knowledge gained with this research project will improve our understanding in the function of marine ecosystems and their trajectories related to global change.

A comparison of random sequence reads versus 16S rDNA sequences for estimating the biodiversity of a metagenomic library

The construction of metagenomic libraries has permitted the study of microorganisms resistant to isolation and the analysis of 16S rDNA sequences has been used for over two decades to examine bacterial biodiversity. Here, we show that the analysis of random sequence reads (RSRs) instead of 16S is a suitable shortcut to estimate the biodiversity of a bacterial community from metagenomic libraries. We generated 10,010 RSRs from a metagenomic library of microorganisms found in human faecal samples. Then searched them using the program BLASTN against a prokaryotic sequence database to assign a taxon to each RSR. The results were compared with those obtained by screening and analysing the clones containing 16S rDNA sequences in the whole library. We found that the biodiversity observed by RSR analysis is consistent with that obtained by 16S rDNA. We also show that RSRs are suitable to compare the biodiversity between different metagenomic libraries. RSRs can thus provide a good estimate of the biodiversity of a metagenomic library and, as an alternative to 16S, this approach is both faster and cheaper.

Testing the response of macroinvertebrate functional structure and biodiversity to flooding and confinement

The aim of the present study was to investigate the relative importance of flooding- and confinement-related environmentalfeatures in explaining macroinvertebrate trait structure and diversity in a pool of wetlands located in a Mediterranean riverfloodplain. To test hypothesized trait-environment relationships, we employed a recently implemented statistical procedure, thefourth-corner method. We found that flooding-related variables, mainly pH and turbidity, were related to traits that confer an abilityof the organism to resist flooding (e.g., small body-shape, protection of eggs) or recuperate faster after flooding (e.g., short life-span, asexual reproduction). In contrast, confinement-related variables, mainly temperature and organic matter, enhanced traits that allow organisms to interact and compete with other organisms (e.g., large size, sexual reproduction) and to efficiently use habitat and resources (e.g., diverse locomotion and feeding strategies). These results are in agreement with predictions made under the River Habitat Templet for lotic ecosystems, and demonstrate the ability of the fourth-corner method to test hypothesis that posit traitenvironment relationships. Trait diversity was slightly higher in flooded than in confined sites, whereas trait richness was not significantly different. This suggests that although trait structure may change in response to the main environmental factors, as evidenced by the fourth-corner method, the number of life-history strategies needed to persist in the face of such constraints remains more or less constant; only their relative dominance differs

Rapid Biodiversity Assessment and Monitoring Method for Highly Diverse Benthic Communities: A Case Study of Mediterranean Coralligenous Outcrops

Increasing anthropogenic pressures urge enhanced knowledge and understanding of the current state of marine biodiversity. This baseline information is pivotal to explore present trends, detect future modifications and propose adequate management actions for marine ecosystems. Coralligenous outcrops are a highly diverse and structurally complex deep-water habitat faced with major threats in the Mediterranean Sea. Despite its ecological, aesthetic and economic value, coralligenous biodiversity patterns are still poorly understood. There is currently no single sampling method that has been demonstrated to be sufficiently representative to ensure adequate community assessment and monitoring in this habitat. Therefore, we propose a rapid non-destructive protocol for biodiversity assessment and monitoring of coralligenous outcrops providing good estimates of its structure and species composition, based on photographic sampling and the determination of presence/absence of macrobenthic species. We used an extensive photographic survey, covering several spatial scales (100s of m to 100s of km) within the NW Mediterranean and including 2 different coralligenous assemblages: Paramuricea clavata (PCA) and Corallium rubrum assemblage (CRA). This approach allowed us to determine the minimal sampling area for each assemblage (5000 cm² for PCA and 2500 cm²for CRA). In addition, we conclude that 3 replicates provide an optimal sampling effort in order to maximize the species number and to assess the main biodiversity patterns of studied assemblages in variability studies requiring replicates. We contend that the proposed sampling approach provides a valuable tool for management and conservation planning, monitoring and research programs focused on coralligenous outcrops, potentially also applicable in other benthic ecosystems

Freshwater biodiversity and conservation in mediterranean climate streams of Chile.

In Chile, mediterranean climate conditions only occur in the Central Zone (ChMZ). Despite its small area, this mediterranean climate region (med-region) has been recognised as a hotspot for biodiversity. However, in contrast to the rivers of other med-regions, the rivers in the ChMZ have been studied infrequently, and knowledge of their freshwater biodiversity is scarce and fragmented. We gathered information on the freshwater biodiversity of ChMZ, and present a review of the current knowledge of the principal floral and faunal groups. Existing knowledge indicates that the ChMZ has high levels of endemism, with many primitive species being of Gondwanan origin. Although detailed information is available on most floral groups, most faunal groups remain poorly known. In addition, numerous rivers in the ChMZ remain completely unexplored. Taxonomic specialists are scarce, and the information available on freshwater biodiversity has resulted from studies with objectives that did not directly address biodiversity issues. Research funding in this med-region has a strong applied character and is not focused on the knowledge of natural systems and their biodiversity. Species conservation policies are urgently required in this highly diverse med-region, which is also the most severely impacted and most populated region of the country.

Between specialization and globalization. The marketing of agrarian products and its environmental impacts seen from a historical perspective: the province of Barcelona in the mid-nineteenth century

Ecological economics has five good reasons to consider that economic globalisation, spurred by commercial and financial fluxes, to be one of the main driving forces responsible for causing environmental degradation to our planet. The first, is the energy consumption and the socio-environmental impacts which long-distance haulage entails. The second, is the ever-increasing flow of goods to far-away destinations which renders their recycling practically impossible. This is particularly significant, because it prevents the metabolic lock of the nutrients present in food and other agrarian products from taking place. The third, is that the high degree of specialization attained in agriculture, forestry, cattle, mining and industry in each region, generates deleterious effects not only on the eco-landscape structure of the uses of the soil, but on the capability to provide habitat and environmental functions to maintain biodiversity as well

Iniciativas para el desarrollo sostenible del Área de Conservación Arenal- Huetar Norte, Costa Rica

El presente proyecto tiene como zona de estudio el Área de Conservación Arenal- Huetar Norte (ACA-HN), concretamente los cantones de Upala, Los Chiles y Guatuso. El propósito del proyecto es promover el desarrollo sostenible de la zona mediante los pilares de la educación y la economía. Para ello se elabora un manual de educación ambiental de la cuenca de río Frío y así poder solventar algunas de las carencias en educación que tienen los docentes de las escuelas de la cuenca hidrográfica. Por otro lado, se diagnostica la cadena de valor sobre usos alternativos de la biodiversidad, específicamente zoocriaderos de mariposas diurnas, en los cantones de Upala y Los Chiles. Por último, se trata la información de la zona de estudio con Sistemas de Información Geográfica (SIG) para elaborar mapas que ilustren los proyectos anteriores y el proyecto sobre el diagnóstico de la industria de turismo local.

Modelling of bird distribution under complex mediterranean landscape dynamics: open habitat birds and fire (MEDFIRE)

Report for the scientific sojourn at the Simon Fraser University, Canada, from July to September 2007. General context: landscape change during the last years is having significant impacts on biodiversity in many Mediterranean areas. Land abandonment, urbanisation and specially fire are profoundly transforming large areas in the Western Mediterranean basin and we know little on how these changes influence species distribution and in particular how these species will respond to further change in a context of global change including climate. General objectives: integrate landscape and population dynamics models in a platform allowing capturing species distribution responses to landscape changes and assessing impact on species distribution of different scenarios of further change. Specific objective 1: develop a landscape dynamic model capturing fire and forest succession dynamics in Catalonia and linked to a stochastic landscape occupancy (SLOM) (or spatially explicit population, SEPM) model for the Ortolan bunting, a species strongly linked to fire related habitat in the region. Predictions from the occupancy or spatially explicit population Ortolan bunting model (SEPM) should be evaluated using data from the DINDIS database. This database tracks bird colonisation of recently burnt big areas (&50 ha). Through a number of different SEPM scenarios with different values for a number of parameter, we should be able to assess different hypothesis in factors driving bird colonisation in new burnt patches. These factors to be mainly, landscape context (i.e. difficulty to reach the patch, and potential presence of coloniser sources), dispersal constraints, type of regenerating vegetation after fire, and species characteristics (niche breadth, etc).

The Argentine ant (Linepithema humile) invasion effects on Mediterranean forests’ trophic web: blue tit (Parus caeruleus) reproduction and development

Les invasions biològiques representen una greu amenaça per al funcionament dels ecosistemes i per a la preservació de la biodiversitat.. La formiga argentina (Linepithema humile) està considerada com una de les 100 espècies invasores més nocives. Prospera en extenses àrees de clima mediterrani de regions temperades i subtropicals de tots els continents amb l’excepció de l’Antàrtida. És una formiga dominant i una competidora agressiva que mitjançant múltiples mecanismes, des de predació directe a competència, produeix efectes negatius en una amplia varietat de taxons, principalment formigues i altres artròpodes, però també vertebrats. S’ha investigat, per primera vegada, els efectes de la formiga invasiva sobre les comunitats d’artròpodes de fullatge i com aquestes pertorbacions es transmeten en la xarxa tròfica del bosc esclerofil•le mediterrani. En les suredes estudiades la invasió de formiga argentina és causa directe de la extinció local de la gran majoria de poblacions de formigues natives. En el període mostrejat s’han constatat també impactes negatius en la diversitat i en l’abundància d’artròpodes natius en les capçades dels arbres, particularment d’erugues. Una avaluació preliminar basada únicament amb dades del 2005 indica que, reduint la disponibilitat d’erugues, la formiga argentina empobreix l’hàbitat reproductiu de la mallerenga blava (Parus caeruleus). La mallerenga blava basa la dieta insectívora estricte de la seva pollada fonamentalment en les erugues. No hem detectat impactes en l’èxit reproductiu de les mallerengues blaves en zones envaïdes. Els polls crescuts en àrees envaïdes assoleixen una condició física similar als de les zones no envaïdes, però la reducció en la disponibilitat d’erugues associada a la invasió de formiga argentina es tradueix en un creixement descompassat i en una menor mida estructural del polls volanders. Així, les pertorbacions en la comunitat d’artròpodes associades a la invasió de la formiga argentina promouen efectes bottom-up que acaben perjudicant el desenvolupament dels polls de mallerenga blava.

Anàlisi socio-ambiental de les bordes de la Vall d'Estaon (Pallars Sobirà) i de la biodiversitat associada

Aquest projecte ha estat desenvolupat entre l’octubre de 2008 i el juliol de 2009 per un equip d’estudiants de Ciències Ambientals de la Universitat Autònoma de Barcelona. L’objecte d’estudi principal han estat les bordes, construccions agroramaderes utilitzades tradicionalment per a emmagatzemar l’herba i estabular-hi el bestiar. D’altra banda, pel que fa la biodiversitat, s’ha realitzat un estudi de la vegetació de pedra seca, i una primera aproximació a l’estudi dels rat-penats, espècies protegides que utilitzen les bordes com a refugi. L’àmbit d’estudi ha estat la Vall d'Estaon dins el municipi de Vall de Cardós, a la comarca del Pallars Sobirà, Catalunya. Tota la superfície d’estudi es troba dins de l’àmbit del Parc Natural de l’Alt Pirineu (PNAP) i, per tant, sota la seva protecció. Per a la realització d’aquest estudi, s’ha utilitzat la metodologia emprada en el projecte del Bosc de Virós (Mestres et al.,2007). S’elabora un inventari de bordes i un altre de biodiversitat a partir de les dades recopilades amb la observació al camp i es realitzen entrevistes als gestors de la zona, antics i nous propietaris. En l’anàlisi dels resultats, s’observa que les bordes han perdut la seva funcionalitat tradicional i moltes d’elles s’han abandonat. Aquests fets provoquen la degradació d’aquestes construccions i la conseqüent pèrdua de patrimoni. D’altra banda la idea de recuperar les activitats tradicionals esdevé poc realista i es combina amb la impossibilitat d’aplicar nous usos per la protecció que exerceix la figura de Parc Natural. Així doncs, les bordes es troben enmig d’una situació estàtica i paradoxal entre la voluntat i desig de conservació i l'imminent i accelerat procés d’abandonament i degradació.

Marges i biodiversitat a Vandellòs i l'Hospitalet de l'Infant

Els marges de pedra seca són un dels ambients socioecològics més singulars del país i, al mateix temps, un dels hàbitats menys estudiats. La nostra recerca ha analitzat la biodiversitat de les margenades de Vandellòs i l’Hospitalet de l’Infant; mitjançant mostrejos de flora i de la fauna hem constatat l’elevada complexitat de la xarxa tròfica que s’estableix en aquest nínxol ecològic. En la vessant socioambiental, hem realitzat entrevistes a diferents entesos en la cultura de la pedra seca, les quals han permès determinar la importància dels marges per entendre una part de la història ambiental del país. Amb la recerca s’ha observat un clar retrocés del patrimoni de pedra seca a causa de la recessió del sector agrícola. L’aprofitament turístic de la cultura de la pedra seca i la implicació de les Administracions Públiques en la difusió d’aquest patrimoni, són claus per garantir-ne la pervivència en el futur.

Identificación de variedades de vitis vinifera procedentes de diferentes regiones del mundo mediante tècnica de biologia molecular de los microsatéllites

El objetivo de este estudio se centró en analizar una colección privada de germoplasma de Vitis vinifera L., de 338 cultivares procedentes de 24 países, para caracterizarlas creando una base de datos, utilizando 11 marcadores microsatélites o SSR (Simple Sequence Repeat). Como resultado se encontraron que algunas de las muestras analizadas presentaron un perfil idéntico de SSR, indicando que se trata de una sinonimia (la misma variedad pero con diferente nombre). Se detectaron 293 perfiles únicos. Adicionalmente, 15 pares de variedades presentaron diferencias en un solo locus y otros 7 grupos difieren en 2 loci, lo cual indicaría la alta proximidad genética entre esas variedades, sin llegar a ser la misma. El germoplasma analizado cuenta con una compleja biodiversidad varietal que se debe preservar. El estudio se realizó programando para el primer año la revisión bibliográfica detallada, recolección de las hojas y el inicio de la puesta a punto de la metodología, en el segundo año se completa la puesta a punto de la metodología, se trituran las hojas y se realiza la extraccinón del ADN. El tercer año se emplea para amplificar los fragmentos de ADN por medio de la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), obtener la longitud de los fragmentos con un secuenciador ABI PRISM 310, valorar resultados y realizar repeticiones. El último año se analizan los resultados obtenidos, se realizan repeticiones pertinentes y se comienza la redacción de artículos científicos.

Elaboració de nous recursos docents en el camp de la biologia vegetal, mitjançant l'ús de noves tecnologies de microscòpia com làser confocal i multifotó

Aquest projecte s'ha realitzat al Servei de Microscòpia de la Universitat Autònoma de Barcelona, i ha tingut una durada de dos anys (2007-2009). Els objectius concrets d'aquest projecte assolits per a les diferents assignatures ha estat l'anàlisi de característiques citològiques, característiques morfològiques i anatòmiques de les estructures vegetatives dels diferents nivells d’organització, característiques morfològiques i anatòmiques de les estructures reproductores. El material docent obtingut en aquest projecte està sent utilitzat en les assignatures següents: Botànica Farmacèutica, Biodiversitat vegetal marina, Recursos vegetals aquàtics: les algues, Plantes d'ús alimentari, Conserv. i gestió de poblacions i comunitats marines, Usos i cultius de recursos algals marins, B. i diversitat de criptògames, Biologia II, Tècniques Exp. de biologia II, Botànica, Biologia animal i vegetal. Per a la realització de l’estudi, s'ha obtingut una col·lecció d’imatges al MLC, MER i MET per aclarir els criteris sistemàtics. Durant el primer any s’han adquirit totes les imatges necessàries, per tal de poder elaborar el material didàctic en suport digital. Durant el segon any s’ha implementat aquest material a les respectives classes pràctiques i s’ha avaluat la seva importància en la millora de la formació dels alumnes i del suport al professor. L’aplicació del material elaborat a la docència pràctica durant el tot segon any ha permès fer un primer estudi per valorar la seva eficàcia i fer-hi les correccions oportunes. Durant tot el projecte, el treball conjunt de professors i tècnics ha estat bàsic per a l’obtenció de material didàctic adequat a la realitat dels estudis actuals i a la docència pràctica.

Estudio comparativo de conocimientos y percepciones ambientales sobre la Reserva de la Biosfera de Sian Ka'an entre estudiantes de primaria de comunidades maya, México

El estudio analiza y compara las percepciones y conocimientos ambientales que estudiantes de primaria del municipio maya de Felipe Carrillo Puerto tienen sobre la vecina Reserva de la Biósfera de Sian Ka’an (RBSK) en términos de biodiversidad, con el fin de evaluar y elaborar programas de Educación Ambiental (EA) dirigidos a promover la protección de este espacio natural. Se analizan dibujos, cuestionarios y encuestas recogidos en tres comunidades maya que difieren en su proximidad a la RBSK y en su nivel de urbanización. Los resultados indican que los niños en general desconocen la RBSK y la biodiversidad de la zona. Para aumentar el conocimiento ambiental de los alumnos se propone potenciar el conocimiento vivencial, mantener la lengua y cultura maya y el contacto de ésta con la naturaleza y potenciar la afinidad del maestro por la temática ambiental y por la RBSK.